[發明專利]一種透鏡及其制作方法

有效

• 申請號: 201810091456.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108363125B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 劉娟;施學良
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B3/08
• 分類號: G02B3/08;G02B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請涉及一種透鏡，其特征在于，包括基底材料和折射率可變材料，所述折射率可變材料覆蓋于所述基底材料上；所述基底材料的折射率n和調制相位Φ滿足如果所述基底材料的折射率n≠1，所述透鏡的厚度h滿足如果所述基底材料的折射率n＝1，所述透鏡的厚度h滿足利用折射率可變材料制作的透鏡，能夠不改變透鏡結構，通過改變折射率可變材料的折射率，實現透鏡對光波相位調制的可調節。

技術領域

本申請涉及光學領域，特別涉及一種透鏡及其制作方法。

背景技術

透鏡是用透明物質制成的表面為曲面一部分的光學元件，透鏡可廣泛應用于安防、車戴、數碼相機、激光、光學儀器等各個領域。目前透鏡的種類很多，根據透鏡的焦距正負不同，我們一般把透鏡分成凸透鏡和凹透鏡。凸透鏡是中央較厚，邊緣較薄的透鏡，而凹透鏡鏡片的中央薄，周邊厚，呈凹形。

在應用光學里，我們把透鏡對光波的調制作用歸結為光波在透鏡表面發生折射現象。而從波動光學的角度解釋透鏡光波進行調制作用的話，那是因為制成透鏡的玻璃或者其他透明物質的折射率大于周圍的空氣。光波通過透鏡的不同位置產生不同的位相變化，其大小與透鏡的厚度成比例。對于凸透鏡，通過透鏡中間的光波的相位變化大，通過兩邊的光波的相位變化小。對于凹透鏡則相反。如果一條光線以任意方向通過透鏡只有相位變化，而橫向唯一可以忽略，那么該透鏡稱為薄透鏡。

然而，傳統的透鏡的形狀都是固定的，因此其對所透射的光波的相位調制也是固定的，很難滿足人們對光學系統的不同要求。

發明內容

本申請提供一種透鏡及其制作方法，至少解決現有技術中存在的至少一個問題。

為解決上述問題，第一方面，本申請實施例提供一種透鏡，包括：基底材料和折射率可變材料，所述折射率可變材料覆蓋于所述基底材料上；

所述基底材料的折射率n和調制相位Φ滿足

如果所述基底材料的折射率n≠1，所述透鏡的厚度h滿足所述折射率可變材料的厚度滿足

如果所述基底材料的折射率n＝1，所述透鏡的厚度h滿足

其中，Φ₁和Φ₂為目標相位調制曲線對應的調制相位，n₁和n₂為所述折射率可變材料對應的不同折射率，λ為光波長，m,k和t為整數。

進一步，所述目標相位調制曲線相交，且交點兩側的所述目標相位調制曲線的調制相位大小關系不同，各個非交點位置的斜率比值為相等的常數。

進一步，所述常數為-1，所述折射率可變材料對應所述交點兩側的所述相位調制曲線的折射率不同。

進一步，所述常數為非-1，所述基底材料包括第一基底材料和所述第二基底材料，所述第一基底材料對應所述交點一側的相位調制曲線，所述第二基底材料對應所述交點另一側的相位調制曲線。

進一步，所述透鏡包括菲涅爾透鏡。

進一步，所述基底材料的折射率為1，所述菲涅爾透鏡為二值化結構的菲涅爾透鏡。

進一步，所述折射率可變材料包括Ge₃Sb₂Te₆。

進一步，所述n₁和n₂為所述折射率可變材料穩定狀態對應的折射率。

另一方面，本申請實施例提供一種透鏡的制作方法，所述透鏡包括基底材料和折射率可變材料，包括：

根據所述基底材料和目標相位調制曲線計算所述透鏡的厚度，其中所述基底材料的折射率n和調制相位Φ滿足